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电容器知识(8):关于串并联的耐压计算参考

原文标题:电容器的串并联计算,假冒伪劣电容剖析

前几天修好了一台电动机,试机时发现启动不迅速,拿电容表测量了一下电容容量=0,电容损坏了,外观好好的,买来没有多长时间,怎么就坏了呢?决定拆开来看一看,遇上了假冒伪劣产品了:


设计制造这个电容的"工程师"可能具备大约高中的物理知识,了解电容串并联的一些公式,但是没有深入学习,用错了地方,估计还庆幸自己发明了"专利"呢。
首先普及一下电容的串并联知识吧:
工具书上讲到了电容的串联及并联,但是要注意那是针对无极性电容而言,而且有很多不负责任的“专家”写的书是存在错误的。


电容并联:

公式:C并=C1+C2,耐压值为C1,C2的耐压值中较小的U=Min{U1,U2}。
例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,450v,则C并=C1+C2=20uf+30uf=50uf,耐压值U=Min{250v,450v}=250v。


电容串联:


公式:1/C串=1/C1+1/C2,即C串=C1*C2/(C1+C2),耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2},耐压值并不等于两个电容的耐压值之和(而有的不负责任的书上讲是的,骗人啊!)。
例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,250v。则串联电容量好计算:C串=C1*C2/(C1+C2)=20*30/(20+30)=12uf,
注意:耐压值U=250v+250v=500v (×),这种计算是错误的。
简单分析:由于两个电容容量不同,容抗就不同,分压也就不同,假如串联后施加500v电压,则会有一个分压低于250v,就会有一个分压超过250v,超过了其耐压值,故串联耐压要低于500v。
正确公式:耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2}
=Min{30*250/20,250}+Min{20*250/30,250}=416.7V
这时:电容C1的分压为Min{30*250/20,250}= Min{375,250}=250v
电容C2的分压为Min{20*250/30,250}= Min{166.7,250}=116.7v
串联耐压公式的推导:
基本理论:1、容抗;2、串联分压和容抗成正比;3、分压值不能超过耐压值
记u1,u2为电容C1,C2的分压值,U1,U2为电容C1,C2的耐压值


上述是无极性电容的串联、并联容量和耐压计算。而对于有极性的电解电容,则不是简单地套用上述计算方法,而有四种情况:
1、电解电容同极性并联:此时电容的并联容量和耐压值公式仍然适用。


2、电解电容反极性并联:此时因为无论如何总存在一个电容处于反向压降状态,不能使用,有“专家”说低电压时容量相加,那是指电压多低呢?



3、电解电容同极性串联:此时电容的串联容量和耐压值公式仍然适用。



4、电解电容反极性串联:这是本文的重点!这就是本文开头所拍照片的假冒伪劣电容器。有“专家”说:这样就可以造出无极性的大容量电容器,对吗?还是在电压足够低的情况之下说的吧?用电容表测量是对的,在大电流、大功率的情况下是不能使用的,或者是寿命很短的。因为有一个电容处于反接状态,漏电流会逐渐增大,电极板会逐渐被腐蚀,这样的电容能行吗?而且由于存在一个电容反接,其耐压值为0,串联后的耐压值也最多等于正向接通的电容的耐压值,不能适用串联耐压公式,更不能简单地相加了。



5、有更聪明的专家指出,采用下图改进,可以增加寿命,这个是有道理的。能增加寿命,但是总会有一个电容处于反向压降,虽然电压不高(二极管压降),但是电解电容会没有影响吗?


如果是电动机启动电容应急,到可以采用5的方法,但是要及时购买合格的专用电容换上。而且别忘了耐压不是两个电容的耐压值之和,而只能取较小的耐压值。


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